O presente trabalho teve como objetivo avaliar a produção de etanol por Kluyveromyces marxianus NRRL Y 6860 a partir do hidrolisado celulósico de palha de arroz através da análise nutricional e do desempenho em biorreator air-lift. A palha de arroz in natura composta por (g/100g): celulose, 36,2; hemicelulose 24,4; lignina total 16,37; cinzas 9,3 foi submetida ao pré-tratamento sequencial alcalino e ácido obtendo-se o hidrolisado hemicelulósico (HH) com 18,3 g/L de xilose e a celulignina composta por (g/100g): celulose, 66,4; hemicelulose 7,68; lignina total, 18,01; cinzas 3,5). Na etapa de hidrólise enzimática da celulignina em reator do tipo moinho de bolas vertical com 20% m/v de sólidos foi obtido um hidrolisado celulósico (HC) contendo 108,8 ± 2,1 g/L de glicose. Inicialmente, foi avaliado o crescimento do inóculo de K. marxianus nos hidrolisados obtidos e seu impacto na fermentabilidade do hidrolisado celulósico. De acordo com os parâmetros fermentativos de produtividade volumétrica em etanol (Q_P) e fator de conversão de açúcares em etanol (Y_P/S), o inóculo proveniente HC foi o que proporcionou os melhores resultados de fermentação (Y_P/S = 0,43 g/g e Q_P = 3,91 g/L). Posteriormente, foi avaliado o efeito da suplementação nutricional (extrato de levedura, (NH₄)₂SO₄, KH₂PO₄ e MgSO₄.7H₂O) do HC sobre o desempenho fermentativo de K. marxianus, através de um planejamento experimental 24. Os resultados da análise estatística mostraram que o (NH₄)₂SO₄ teve um efeito significativo e positivo sobre os parâmetros Y_P/S e Q_P. No entanto, considerando que os valores de Y_P/S e Q_P obtidos durante a fermentação do HC apenas suplementado com 1,0 g/L de (NH₄)₂SO₄ (Y_P/S = 0,41 g/g e Q_P =3,81 g/L.h) são próximos aos obtidos no HC sem qualquer suplementação (Y_P/S = 0,39 g/g e Q_P = 3,78g/L.h) optou-se pela utilização do HC sem adição de nutrientes nos ensaios fermentativos em reator air-lift. Para avaliar as características de fluidização do reator air-lift foi realizado um estudo dos parâmetros hidrodinâmicos incluindo velocidade superficial do gás na região de subida, tempo de mistura, tempo de circulação, velocidade de circulação do líquido, coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (KLa), e retenção gasosa do reator empregando a água como meio (2L) na temperatura de 40 ± 0,2 °C. Os experimentos fermentativos em air-lift foram conduzidos em hidrolisado celulósico sem adição de nutrientes e em meio semi-definido utilizando glicose como fonte de carbono, nas seguintes condições: 40 ± 0,2 °C, (KLa) de 4,8 ± 0,2 h^-1 e concentração celular inicial de 3,5±0,3 g/L. Os resultados mostraram que o desempenho fermentativo de K. marxianus em HC (Y_P/S =0,31 g/g e Q_P = 1,60g/L.h) foi inferior ao observado em meio semi-definido (Y_P/S =0,44 g/g e Q_P = 6,83 g/L.h), sugerindo o que composição química do hidrolisado, especialmente a presença de inibidores pode ter afetado negativamente o desempenho fermentativo desta cepa. No geral, os resultados obtidos no presente trabalho revelam que o hidrolisado celulósico sem qualquer suplementação nutricional, pode ser empregado na produção de etanol por K. marxianus, sendo ainda necessário mais estudos para melhorar os parâmetros do processo. Destaca-se ainda o grande potencial do biorreator air-lift para produção de etanol por K. marxianus tendo em vista os elevados valores de Q_P e Y_P/S obtidos em meio semi-definido nas condições avaliadas.

The present work aimed to evaluate the ethanol production by Kluyveromyces marxianus NRRL Y 6860 from cellulosic rice straw hydrolyzate through the nutritional analysis and the performance in air-lift bioreactor. In natura rice straw composed of (g / 100g): cellulose, 36.2; hemicellulose 24.4; total lignin 16.37; ash 9.3 was subjected to sequential alkaline and acid pretreatment to obtain hemicellulosic hydrolyzate (HH) with 18.3 g / L of xylose and cellulignin composed of (g / 100g): cellulose, 66.4; hemicellulose 7.68; total lignin, 18.01; ashes 3.5). In the enzymatic hydrolysis step of cellulignin in a vertical ball mill reactor with 20% w / v solids, a cellulosic hydrolyzate (HC) containing 108.8 ± 2.1 g / L of glucose was obtained. Initially, the growth of the K. marxianus inoculum in the hydrolysates obtained and its impact on the fermentability of the cellulosic hydrolyzate was evaluated. According to the fermentative parameters of volumetric productivity in ethanol (Q_P) and sugar to ethanol conversion factor (Y_P/S), the inoculum from HC was the one that provided the best fermentation results (Y_P/S = 0.43 g / g and Q_P = 3.91 g / L). Subsequently, the effect of nutritional supplementation ((NH₄)₂SO₄, yeast extract, KH₂PO₄ and MgSO₄.7H₂O) from HC on the fermentative performance of K. marxianus was evaluated, through experimental design 2₄. The results of the statistical analysis showed that (NH₄)₂SO₄ had a significant and positive effect of on Y_P/S and Q_P parameters. However, considering that the values of Y_P/S and Q_P obtained during the fermentation of HC only supplemented with 1.0 g/L of (NH₄)₂SO₄ (Y_P/S = 0.41 g/g and Q_P = 3.81 g/L.h) are close to those obtained in HC without any supplementation (Y_P/S = 0.39 g / g and Q_P = 3,78 g/L.h). Therefore was decided to use HC without adding nutrients in fermentation tests in an air-lift reactor. To evaluate the fluidization characteristics of the air-lift reactor, a study of the hydrodynamic parameters was carried out, including surface gas velocity in the rising region, mixing time, circulation time, liquid circulation speed, volumetric oxygen transfer coefficient (KLa), and gaseous retention of the reactor using water as a medium (2 L) at a temperature of 40 ± 0.2 °C. The fermentative experiments in air-lift were conducted in cellulosic hydrolyzate without addition of nutrients and in a semi-defined medium using glucose as a carbon source, under the following conditions: 40 ± 0.2 °C, (KLa) 4.8 ± 0.2 h-1 and initial cell concentration of 3.5 ± 0.3 g/L. The results showed that the fermentative performance of K. marxianus in HC (Y_P/S = 0.31 g / g and Q_P = 1.60 g / Lh) was lower than that observed in semi-defined medium (Y_P/S = 0.44 g / g and Q_P = 6.83 g / Lh). This suggesting that the chemical composition of the hydrolyzate, especially the presence of inhibitors may have negatively affected the fermentative performance of this strain. In general, the results obtained in the present work reveal that cellulosic hydrolyzate without any nutritional supplementation can be used in the production of ethanol by K. marxianus, and further studies are needed to improve the process parameters. Also noteworthy is the great potential of the air-lift bioreactor for ethanol production by K. marxianus in view of the high values of Q_P and Y_P/S obtained in a semidefined medium under the conditions evaluated.